(2014•浦江县模拟)苯乙烯是重要的基础有机化工原料.工业中以乙苯(C6H5-CH2CH3)为原料,采用催化脱氢的方法

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  • 解题思路:(1)①利用三段式求出平衡时各组分的物质的量,然后应用[该物质的物质的量/平衡混合体系的总量]×100%解氢气的物质的量分数;

    ②乙苯的平衡转化率=[参加反应的量/起始的量]×100%;

    ③根据三行式求出平衡时各组的浓度,最后代入平衡常数表达式;

    (2)①由图可知温度升高,氢气平衡的物质量分数在增加,所以平衡正向移动,正反应为吸热反应;

    ②温度太高时乙苯分解为碳和氢气;

    (3)体系总压强不变时,加入稀释剂,参与反应的各物质浓度同等程度减小,相当于反应体系减压,故平衡向气体物质的量增大的方向移动,C6H5C2H5平衡转化率增大;

    (4)利用盖斯定律结合已知热化学方程式计算.

    (1)①C6H5-CH2CH3(g)⇌C6H5-CH=CH2(g)+H2(g)

    起始量 a mol 0 0

    变化量 x mol x mol x mol

    平衡量 (a-x)mol x mol x mol

    由图1可知,600℃时乙苯的含量为50%,则:[a−x/a−x+x+x]×100%=50%,解得x=[1/3]a,

    氢气的物质的量分数为[x/a−x+x+x]×100%=25%,

    故答案为:25%;

    ②乙苯的平衡转化率为[x mol/amol]×100%=33.3%,故答案为:33.3%;

    ③C6H5-CH2CH3(g)⇌C6H5-CH=CH2(g)+H2(g)

    各物质的平衡浓度:c(C6H5-CH2CH3)=[2a/3V] mol•L-1,c(C6H5-CH=CH2)=[a/3V]mol•L-1,c(H2)=[a/3V]mol•L-1

    则K=

    a

    3V×

    a

    3V

    2a

    3V=[a/6V],

    故答案为:[a/6V];

    (2)①由图可知温度升高氢气平衡的物质量分数在增加,平衡正向移动,正反应为吸热反应,故答案为:>;

    ②当温度高于970℃时,由于温度太高,剩余的乙苯分解为碳和氢气,所以苯乙烯的产率不再增加;

    故答案为:剩余的乙苯脱氢炭化;

    (3)(3)体系总压强不变时,加入稀释剂,参与反应的各物质浓度同等程度减小,相当于反应体系减压,故平衡向气体物质的量增大的方向移动,C6H5C2H5平衡转化率增大,起始时乙苯的平衡转化率为30%,当

    n(水蒸气)

    n(乙苯)增大时,乙苯的转化率增大,当[

    n(水蒸气)

    n(乙苯)=12时,乙苯的平衡转化率基本保持不变,据此画图为:

    故答案为:

    (4)已知:①C6H5-CH2CH3(g)⇌C6H5-CH=CH2(g)+H2(g)△H1

    ②3C2H2(g)⇌C6H6(g)△H2

    ③C6H6(g)+C2H4(g)⇌C6H5-CH2CH3(g)△H3

    由盖斯定律可知,①式+②式+③式得:3C2H2(g)+C2H4(g)⇌C6H5-CH=CH2(g)+H2(g)△H=△H1+△H2△H3

    故答案为:△H1+△H2△H3

    点评:

    本题考点: 产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线;用盖斯定律进行有关反应热的计算;化学平衡的影响因素;转化率随温度、压强的变化曲线.

    考点点评: 本题考盖斯定律的应用、化学平衡常数的计算、以及三行式来求反应的转化率等,题目计算量较大,涉及的知识点较多,难度中等,注意对图象的分析利用是解题的关键.